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一文读懂一二三层交换机

一文生活经验

一、二层交换技术
二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中 。具体的工作流程如下：
（1） 当交换机从某个端口收到一个数据包 ， 它先读取包头中的源MAC地址 ， 这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；
（2） 再去读 取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；
（3） 如表中有与这目的MAC地址对应的端口 ， 把数据包直接复制到这端口上；
（4） 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了 。
不断的循环这个过程 ， 对于全网的MAC地址信息都可以学习到 ， 二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表 。
从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：
（1） 由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽 ， 如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过N×M ， 那么这交换机就可以实现线速交换；
（2） 学习端口连接的机器的MAC地址 ， 写入地址表，地址表的大?。ㄒ话懔街直硎痉绞剑阂晃狟EFFER RAM，一为MAC表项数值） ， 地址表大小影响交换机的接入容量；
（3） 还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快 。由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能 。
以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较 。

一文读懂一二三层交换机

文章插图
【一文读懂一二三层交换机】二、路由技术
路由器工作在OSI模型的第三层---网络层操作，其工作模式与二层交换相似，但路由器工作在第三层 ， 这个区别决定了路由和交换在传递包时使用不同的控制信息，实现功能的方式就不同 。工作原理是在路由器的内部也有一个表 ， 这个表所标示的是如果要去某一个地方，下一步应该向那里走，如果能从路由表中找到数据包下一步往哪里走 ， 把链路层信息加上转发出去；如果不能知道下一步走向哪里，则将此包丢弃，然后返回一个信息交给源地址 。
路由技术实质上来说不过两种功能：决定最优路由和转发数据包 。路由表中写入各种信息，由路由算法计算出到达目的地址的最佳路径 ， 然后由相对简单直接的转发机制发送数据包 。接受数据的下一台路由器依照相同的工作方式继续转发，依次类推，直到数据包到达目的路由器 。
而路由表的维护 ， 也有两种不同的方式 。一种是路由信息的更新 ， 将部分或者全部的路由信息公布出去，路由器通过互相学习路由信息，就掌握了全网的拓扑结构，这一类的路由协议称为距离矢量路由协议；另一种是路由器将自己的链路状态信息进行广播，通过互相学习掌握全网的路由信息 ， 进而计算出最佳的转发路径 ， 这类路由协议称为链路状态路由协议 。
由于路由器需要做大量的路径计算工作，一般处理器的工作能力直接决定其性能的优劣 。
当然这一判断还是对中低端路由器而言，因为高端路由器往往采用分布式处理系统体系设计 。
三、三层交换技术
近年来的对三层技术的宣传，耳朵都能起茧子 ， 到处都在喊三层技术，有人说这是个非常新的技术，也有人说，三层交换嘛 ， 不就是路由器和二层交换机的堆叠，也没有什么新的玩意，事实果真如此吗？下面先来通过一个简单的网络来看看三层交换机的工作过程 。
组网比较简单
使用IP的设备A-----------三层交换机--------使用IP的设备B
比如A要给B发送数据，已知目的IP，那么A就用子网掩码取得网络地址，判断目的IP是否与自己在同一网段 。
如果在同一网段，但不知道转发数据所需的MAC地址，A就发送一个ARP请求，B返回其MAC地址，A用此MAC封装数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块，查找MAC地址表，将数据包转发到相应的端口 。


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